Plastics_3_2014

w w w . p l a s t i c s . r u 49 СПЕЦТЕМА/ ФОРМОВАНИЕ: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ П Л А С Т И К С № 3 ( 1 3 2 ) 2 0 1 4 Из рисунка 2 можно заключить следую- щее: — на время охлаждения гнезда пресс- формы не оказывает влияние, будет ли мно- гокомпонентное формование производиться с одной или двух сторон. В обоих случаях оно уменьшается в одинаковой степени ввиду увеличения количества слоев; — нанесение слоев с одной стороны требует большего количества гнезд и, соот- ветственно, больше пространства в пресс- форме, чем процесс, использующий обе стороны заготовки; —ключевым показателем экономическо- го сравнения процессов является произво- дительность, так как она рассчитывается на одно гнездо пресс-формы; — значительное повышение производи- тельности многокомпонентного формова- ния с одной стороны доступно только при большом количестве гнезд. Однако реально достижимый показатель зависит от времени открытия, закрытия, перемещения и враще- ния пресс-формы, а также параметров про- цесса впрыска; — при работе сразу с двумя сторонами заготовки, напротив, производительность значительно увеличивается, уже начиная с трехслойной структуры. ФОРМУЛЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ Перед началом расчетов нужно остановиться на двух моментах. Во-первых, предполагается, что использу- ются только известные конструкции пресс-форм (с индексной или поворотной плитой или c подвижной платфор- мой), а новая заготовка производится одновременно с тем, как предыдущая подвергается многокомпонентному формованию. Из этого следует, что время охлаждения всех слоев должно быть одинаковым. Во-вторых, надо отметить, что только первый слой охлаждается с двух сторон (слой 1 на рис. 1). Следующие слои контактируют с пресс-формой только одной стороной, а с другой стороны соединены с заготовкой, которую для простоты будем считать идеальным теплоизолятором. Чтобы обеспечить одинаковое время охлаждения на всех позициях, последующие слои, ко- торые охлаждаются с одной стороны, должны быть в два раза тоньше первого слоя, который охлаждается с двух сторон. Сде- лав такое допущение, получимформулы для толщины первого слоя s e и толщины следующих слоев s f : (1), (2), где s общ — толщина всей детали. Время охлаждения пропорционально квадрату толщины стенки изделия. Зависимость времени охлаждения t e (n) первого слоя (который охлаждается с двух сторон) от времени охлаждения t f (n) каждого последующего слоя (которые охлаждаются с одной стороны) описывается следующим уравнением: (3). Примногокомпонентномформовании с одной стороныв пресс- форме необходимо наличие n гнезд, равное количеству слоев. В процессе литья сэндвич-структуры, в рамках которого два слоя, следующие друг за другом, производятся одновременно, как в этажной пресс-форме, необходимо только ( n +1)/2 стан- ций. В этом случае количество слоев должно быть нечетным. Относительное время охлаждения на одно гнездо пресс-формы выражается следующей формулой: (4). Количество деталей T(n) в единицу времени обратно пропор- ционально продолжительности изготовления одной детали, то есть времени цикла, но здесь вместо этого параметра исполь- зовано время охлаждения, что допустимо в качестве первого приближения в случае деталей с очень большой толщиной стен- ки. Взяв обратно пропорциональное отношение уравнению 4, получаем относительное количество деталей: (5). Однако время охлаждения или количество деталей являются лишь условно применимыми показателями для сравнения эф- фективности. В этих параметрах не учитывается, что для про- цесса формования многослойных структур требуется большее количество гнезд. Однако увеличение количества гнезд может привести к повышению эффективности само по себе. Если в процессе литья однослойных деталей увеличить количество гнезд, например, в два раза, то пропорционально возрастет количество деталей, произведенных в единицу времени. Таким образом, для дальнейшей оценки используется произ- водительность, которая определяется как отношение произ- веденных деталей к необходимым средствам производства, в данном случае к количеству гнезд. Чтобы получить относитель- ную производительность процесса формования многослойных структур по сравнению с методом получения однослойных де- талей, достаточно разделить уравнение 5 на количество гнезд, то есть на n в случае многокомпонентного формования с одной стороны или на ( n +1)/2 для нанесения слоев с двух сторон. Производительность для многокомпонентного формования с одной стороны: (6). Производительность для многокомпонентного формования с двух сторон: (7). Время охлаждения на одно гнездо пресс-формы Производительность на гнездо пресс-формы: многокомпонентное формование с одной стороны многокомпонентное формование с двух сторон 1 2 3 4 5 6 100 80 60 40 20 0 Время охлаждения, % 200 180 160 140 120 100 Производительность, % Рисунок 2. Время охлаждения в расчете на одно гнездо пресс-формы и производительность в зависимости от количества слоев s e (n) = —— ·s общ Слои 2 n +1 s f (n) = —— ·s общ 2 n +1 t(n) = t e (n)=t f (n) ∝ —— 2 ·s общ 2 ⎛ 2 ⎞ ⎝ n +1 ⎠ ——= —— 2 ⎛ 2 ⎞ ⎝ n+1 ⎠ t(n) t (1) ——=——= —— 2 T(n) T (1) t(1) t ( n ) ⎛ n +1 ⎞ ⎝ 2 ⎠ ——=—· —— 2 P(n) P (1) 1 n ⎛ n +1 ⎞ ⎝ 2 ⎠ ——=—— P(n) P (1) n +1 2